辯證唯物主義哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的指導(dǎo)應(yīng)用*

張雪嬌，楊黎燕，楊莉?qū)帲?靜，成 昭

(西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，陜西 西安 710021)

哲學(xué)是關(guān)于自然科學(xué)、社會科學(xué)以及思維科學(xué)所共有的普遍規(guī)律的概括和總結(jié)，是理論化、系統(tǒng)化的世界觀和方法論的統(tǒng)一。其中自然科學(xué)是研究大自然中有機或無機的事物和現(xiàn)象的科學(xué)，包括物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)以及生物學(xué)等領(lǐng)域。它與哲學(xué)之間既是實踐和理論的關(guān)系，又存在相互依存、相互促進的密切聯(lián)系。作為自然科學(xué)的重要分支，化學(xué)世界中的各種現(xiàn)象和規(guī)律，從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)到性質(zhì)的變化規(guī)律，往往也與哲學(xué)思想有著密切的聯(lián)系。

基礎(chǔ)化學(xué)是我校臨床醫(yī)學(xué)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，在進入大學(xué)的第一學(xué)期所學(xué)習(xí)的一門重要基礎(chǔ)課，其內(nèi)容以無機化學(xué)為主，額外增加了滴定分析和光度分析兩章分析化學(xué)的內(nèi)容。通過多年的一線教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)如果能適當(dāng)運用辯證唯物主義哲學(xué)思想指導(dǎo)教學(xué)，不但能夠加深學(xué)生對基本概念和知識要點的理解，而且還有利于提高學(xué)生對科學(xué)世界的認知能力，培養(yǎng)其辯證的思維能力。

化學(xué)平衡是基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容，主要包括酸堿解離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配位解離平衡。本文以四大平衡體系為例，詳細介紹了辯證唯物主義哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的體現(xiàn)及應(yīng)用。

1 利用物質(zhì)的運動屬性理解平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征

恩格斯曾經(jīng)說過[1]：“運動，就它被理解為物質(zhì)的存在方式、物質(zhì)的固有屬性這一最一般意義來說，涵蓋宇宙中發(fā)生的一切變化和過程，從單純的位置變動直到思維”。 也就是說，運動是物質(zhì)的根本屬性，它是標(biāo)志一切事物和現(xiàn)象的變化及其過程的哲學(xué)范疇[2]。任何一個化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)都是由于分子的運動所引起的，而分子的運動特征是高速且無任何規(guī)律可循。當(dāng)一個在密閉系統(tǒng)內(nèi)進行的可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，從表面上來看，反應(yīng)物和生成物的濃度各自維持一個恒定的值，反應(yīng)似乎處于一種靜止?fàn)顟B(tài)。然而，分子的運動是永不停歇的，這種“靜止”實質(zhì)上是正、逆反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化的速率相等，分子的運動在一定條件下達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時的平衡是一種動態(tài)平衡。這一靜一動之間相互依賴，相互滲透。對于相對靜止的平衡狀態(tài)而言，生成物和反應(yīng)物之間在一定條件下維持一種恒定的量比關(guān)系，即標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(Kθ，常用實驗平衡常數(shù)Kc或Kp來表示)；同時，由于分子的絕對運動，平衡狀態(tài)時的反應(yīng)物和生成物之間的相互轉(zhuǎn)換從未停止。改變某一分子的濃度時，會引起平衡狀態(tài)發(fā)生移動，但并不影響標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的大小，即分子的絕對運動和特定條件下的平衡狀態(tài)構(gòu)成了既對立又統(tǒng)一的關(guān)系。

需要特別指出的是平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，任何一個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度而改變。這是因為溫度的改變影響了分子運動的速率，進而影響了反應(yīng)物和生成物之間的轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致平衡常數(shù)發(fā)生變化。另外，即使是在相同溫度下進行的同一個反應(yīng)，如果方程式的寫法不同，平衡常數(shù)也會因為反應(yīng)進度的不同而有所不同。

2 利用矛盾的對立統(tǒng)一規(guī)律掌握一些重要概念

矛盾是反映事物內(nèi)部和事物之間對立統(tǒng)一關(guān)系的哲學(xué)范疇[2]。其對立性是指矛盾的雙方具有相互排斥的性質(zhì)或相互分離的趨勢；而統(tǒng)一性既是指矛盾的雙方相互依賴、共存一體，又表明對立面之間相互影響，甚至在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

在講到平衡體系中的一些重要概念，如共軛酸和共軛堿、氧化性和還原性，沉淀與溶解、配位與解離等時，如果能借助矛盾的對立統(tǒng)一規(guī)律指導(dǎo)教學(xué)，則有利于學(xué)生對這些概念的理解和掌握。在酸堿解離平衡體系中，關(guān)于質(zhì)子的給予與得到，酸和堿表現(xiàn)出對立的一面；但在酸堿反應(yīng)中它們又相互依賴，相互影響，通過轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的共軛堿和共軛酸而構(gòu)成一個完整的反應(yīng)。更為典型的還有氧化還原反應(yīng)中所涉及到的氧化劑和還原劑，從得失電子能力來看，二者的表現(xiàn)截然相反；但也正是這一失一得的電子將這一對矛盾體緊密地聯(lián)系在一起，使它們相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體(氧化還原反應(yīng))。再比如，對于氧化還原電對的概念來說，其氧化型和還原型從性質(zhì)上來說是明顯對立的，但這種對立又存在相互影響，氧化型的氧化性越強，其還原型的還原性就越弱。于是，對于不同的氧化還原電對，可以利用這一概念的對立統(tǒng)一性，根據(jù)電極電位的大小判斷出氧化型的氧化性或還原型的還原性強弱順序。與此相類似的還有酸堿質(zhì)子理論以及共軛酸堿對的概念等。

從以上的舉例中可以看出，矛盾的對立性和統(tǒng)一性往往是相互聯(lián)系、相輔相成的，它們的相互結(jié)合和相互作用貫穿事物發(fā)展的整個過程。結(jié)合矛盾的對立統(tǒng)一規(guī)律，不但能有效地幫助學(xué)生掌握平衡體系中的一些重要概念，而且還可以使學(xué)生深刻理解“矛盾是推動事物發(fā)展的動力”這一重要結(jié)論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中無論遇到何種困難，都要充分利用現(xiàn)有條件轉(zhuǎn)化矛盾，使其朝著預(yù)期的方向發(fā)展。

3 利用質(zhì)量互變規(guī)律加深對平衡體系的理解

量變和質(zhì)變是事物發(fā)展過程中常見的兩種形式。量變主要體現(xiàn)事物發(fā)展?jié)u進過程中的連續(xù)性；而質(zhì)變是量變積累到一定程度后，使事物從一種質(zhì)態(tài)向另一種質(zhì)態(tài)飛躍，體現(xiàn)事物發(fā)展的飛躍性。量變和質(zhì)變相互依存、相互貫通，交替循環(huán)就形成了事物發(fā)展的質(zhì)量互變規(guī)律[2]。簡單地說，任何一個化學(xué)反應(yīng)本身就可以看做是一個量變引起質(zhì)變的過程。在平衡體系的教學(xué)中，這種辯證關(guān)系也較為多見。

例1：錐形瓶中放入20 mL濃度為0.1 mol·dm-3的氨水，現(xiàn)以0.1 mol·dm-3的HCl滴定之，試計算：(1)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。(2)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。(3)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。

解答：這是一道典型的量變引起質(zhì)變的變化過程，隨著HCl加入量的增加，溶液的組成和性質(zhì)發(fā)生變化，確定pH值的方法也不盡相同。問題(1)氨水相對過量，構(gòu)成NH3H2O-NH4Cl緩沖體系，利用緩沖溶液的求酸公式進行求解；問題(2)中氨水和HCl等量混合構(gòu)成NH4Cl溶液，利用弱酸的求酸公式進行求解；問題(3)中溶液的pH值則根據(jù)過量的HCl按強酸溶液進行計算。

根據(jù)Nernst方程

(1)當(dāng)pH=3.00時，[H+]=1.0×10-3mol·dm-3，帶入上式得

(2)當(dāng)pH=6.00時，[H+]=1.0×10-6mol·dm-3，帶入上式得

除此之外，解釋平衡移動的Le Chatelier’s principle、沉淀-溶解平衡體系中的溶度積規(guī)則、分步沉淀等問題，在實際教學(xué)中都可以通過質(zhì)量互變規(guī)律進行指導(dǎo)，使學(xué)生能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì)，加深對平衡體系的理解。同時，也能使學(xué)生深刻體會到量變是質(zhì)變的必要準(zhǔn)備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果，二者之間相互滲透這一辯證關(guān)系[2]。

4 利用事物的聯(lián)系和發(fā)展特性總結(jié)平衡體系之間關(guān)系

事物的聯(lián)系和發(fā)展觀點是唯物辯證法的總特征。恩格斯在談到事物的普遍聯(lián)系性時就曾說過[1]：“當(dāng)我們通過思維來考察自然界或人類歷史或我們自己的精神活動的時候，首先呈現(xiàn)在我們眼前的，是一幅由種種聯(lián)系和相互作用無窮無盡地交織起來的畫面。”既然世界上的任何事物都是和其他事物聯(lián)系而存在的，那么相互聯(lián)系的事物之間必然存在相互作用，進而推動事物的運動、變化和發(fā)展。

解答：銅電極一端所對應(yīng)的的半電池反應(yīng)為:

銀電極一端所對應(yīng)的的半電池反應(yīng)為:

根據(jù)Nernst方程

φ(Ag+/Ag)=φθ(Ag+/Ag)+0.05916lg[Ag+]

由于形成了AgBr沉淀，則[Ag+]通過[Br-]確定

又因為該原電池的電動勢，E=φ(Cu2+/Cu)-φ(Ag+/Ag)

則φ(Ag+/Ag)=0.31-0.22=0.09v

解得Ksp,AgNO3=9.7×10-14

以上舉例能夠充分說明任何一個平衡體系都不是孤立存在的，總是和其他的平衡體系之間有著千絲萬縷的聯(lián)系。教學(xué)中可以通過辯證唯物主義關(guān)于事物普遍聯(lián)系的原理，啟發(fā)學(xué)生在分析問題時能開放思維，充分利用已知條件，找到其與待解決問題之間的聯(lián)系。

5 結(jié) 語

以上所述僅是將物質(zhì)的運動屬性、矛盾的對立統(tǒng)一規(guī)律、質(zhì)量互變規(guī)律及事物的聯(lián)系和發(fā)展特性等哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的應(yīng)用進行探討。回顧歷史，化學(xué)學(xué)科的發(fā)展過程也是人類認識世界和改造世界的過程，這與哲學(xué)研究的最終目標(biāo)高度一致，都是為了更好地服務(wù)于全人類[7]。因此，作為自然科學(xué)的重要組成部分，化學(xué)學(xué)科中處處都有辯證唯物主義哲學(xué)思想的滲透[8-10]。

素質(zhì)教育在醫(yī)藥衛(wèi)生人才的培養(yǎng)中越來越受到重視,而唯物辯證法是人們認識世界和改造世界的根本方法。作為一名醫(yī)學(xué)院校的化學(xué)教師，我們必須在日常備課中有意識地提高自己的哲學(xué)意識，重視對哲學(xué)素材的挖掘，并將理論的哲學(xué)價值在課堂教學(xué)中進行穿插，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會應(yīng)用科學(xué)的思維方式對知識點進行整理、歸納和總結(jié)。通過鞏固學(xué)過的知識，探索未知世界的奧妙，從而掌握新的知識要點。對于學(xué)生而言，一旦掌握了辯證唯物主義哲學(xué)思想在基礎(chǔ)化學(xué)知識體系的滲透規(guī)律，就會自發(fā)地將辯證的觀點應(yīng)用于其他學(xué)科的理論及實踐學(xué)習(xí)，有利于對知識點的全面理解和靈活掌握，為提升學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定基礎(chǔ)。另外，通過對一些名人傳記和經(jīng)驗定律的介紹，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，幫助學(xué)生逐步樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀，為培養(yǎng)合格的社會主義接班人奠定基礎(chǔ)。